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AMS Karbon Datierung von Schalen

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• Schalen sind nicht einfach zu datieren; es gibt viele Faktoren, die das wahre Alter der Schalen beeinflussen können.
• Schalen bestehen aus Mineralien, Aragonit und Kalzit.
• Altersangleichungen bei der Radiokarbon Datierung von Schalen müssen aufgrund des Seewasser und Hartwassereffekts vorgenommen werden.
• Die häufigsten Verunreinigungen von sind die Rekristallisation und der Isotopenaustausch.
• Die Vorbehandlung von Schalen für die Radiokarbon Datierung besteht aus der Isolation von Aragonit durch physische und chemische Methoden.

Schalen werden oft an Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS) Labore zur Radiokohlenstoffdatierung geschickt. Ein großer Anteil des Schalenmaterial für eine C14-Analyse sind Molluskenschalen.

Schalen sind nicht einfach zu datieren; es gibt viele Faktoren, die zu einer Unsicherheit der Befunde beitragen. Der amerikanische Chemiker Willard Libby, ein Pionier auf dem Gebiet der Radiokarbon Datierungstechnologie, nahm an, dass Schalen das am wenigsten geeignete Material für eine Radiokohlenstoffdatierung sind.

Schalen werden in maritime, ästuare oder flussartige eingeteilt. Die Mitarbeiter in den AMS Laboren müssen über die Art der Schalen in Kenntnis gesetzt werden. So können diese mögliche Kontiminationen bestimmen und die geeignet Methode auswählen, um diese zu entfernen.

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Beta Analytic bietet radiometrische und AMS Radiokarbon Datierung von Muschelschalen und Korallen an.
Erforderliche Probenmenge: 20-50 Milligramm (AMS), 50 Gramm (radiometrisch);
Empfohlenes Behältnis: Druckverschlussbeutel

Wichtige Anmerkung zur Vorbehandlung – Sie müssen die an den Proben vorzunehmenden Vorbehandlungen kennen, da diese einen direkten Einfluss auf die Analyseergebnisse haben. Daher können Sie sich gerne mit uns in Verbindung setzen, um mehr über die Vorbehandlungsmethoden zu erfahren und uns zu bitten, Sie nach der Vorbehandlung, jedoch vor einer Datierung, zu informieren.

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Komponenten der Schale

Schalentiere nehmen zum Aufbau ihrer Schale Kohlenstoff aus der Biosphäre auf. Laut wissenschaftlichen Studien erhalten Schalentiere von Wasserpflanzen oder Festlandpflanzen organischen Kohlenstoff und anorganischen Kohlenstoff aus dem Bicarbonat des Meerwassers, dem atmosphärischen Kohlendioxid oder dem Bicarbonat des Süßwassers.

Schalen werden durch das Protein Conchiolin über die Ablagerung von Calciumcarbonat-Kristallen auf einer organischen Matrix geformt. Da dieses Protein nur wenige Prozente der Schale ausmacht, braucht man für die C14-Datierung den anorganischen Anteil der Probe.

Obwohl anorganisch, ist das Kohlenstoff trotzdem noch datierbar, denn er entsteht durch die Aufnahme von C14 aus der Biosphäre. Der Kohlenstoff, der in den Schalen gefunden wird, liegt gewöhnlich in der Form des Minerals Aragonit vor. Daneben findet man in manchen Schalen eine Kombination aus Aragonit und Kalzit. Eine Austernschale besteht dagegen überwiegend aus Kalzit.

Die Benutzung der anorganischen Kohlenstoffkomponente der Schale führt zu Problemen, da die Substanz löslich ist und möglicherweise über isotopische oder chemische Einflüsse aus seiner Umgebung ausgesetzt gewesen. Wenn eine Schale Kohlenstoff aus der sie umgebenden sauren Erde aufnimmt, ist der C14-Gehalt und damit auch das Radiokohlenstoffalter verfälscht worden. Dieser Austausch von Kohlenstoff betrifft jedoch im Allgemeinen nur die äußere Schalenschicht.

Die Rekristallisation allerdings kann sogar die inneren Schichten der Schale betreffen. Dieses Phänomen, begleitet durch die Umwandlung von Aragonit zu Kalzit, verändert auch den Kohlenstoff 14 Gehalt. Eine Rekristallisation tritt normalerweise beim Austausch von Kohlenstoff mit jüngerem Kalzit auf.

Der Reservoir Effekt bei Muschelschalen

Es gibt zwei Ursachen für Reservoir Effekte, die sich auf das Datieren von Schalen auswirken—der Seewasser-Effekt und der Hartwasser-Effekt. Aufgrund dieser Effekte müssen bei der Radiokarbon Datierung von Schalen Altersangleichungen vorgenommen werden.

Der Seewasser-Effekt ist eine Folge aus den sich langsam mischenden Wasserschichten und dem Tiefseewasser in den Ozeanen. Der schnelle Austausch von Kohlenstoff zwischen der Atmosphäre und der Biosphäre durch den Kohlendioxid Kreislauf ist nicht genau gleich dem Austausch zwischen der Atmosphäre und den Ozeanen.

Der Kohlendioxidausgleich zwischen der Atmosphäre und dem Oberflächenwasser geschieht relativ schnell. Oberflächenwasser tauscht Kohlendioxid allerdings so langsam mit den tieferen Wasserschichten aus, dass der C14 Gehalt der eingehenden Kohlendioxide des Oberflächenwassers und der ausgehende Kohlenstoff der tieferen Wasserschichten möglicherweise sich schon in verschiedenen Stufen des Zerfalls des Radiokohlenstoffes befinden. Studien zeigen, dass die Verweildauer von C14 in der Atmosphäre zwischen 6 und 10 Jahren beträgt, während die Verweildauer von C14 in den Ozeanen tausende von Jahren betragen kann.

Der Tiefwasseraufstieg ist ein weiteres Phänomen, das den Radiokarbon Gehalt von Oberflächenwasser verdünnt. In bestimmten Teilen der Erde, besonders in den Regionen um den Äquator herum, steigt Tiefseewasser nach oben. Dieses Phänomen ist vom Breitengrad abhängig und tritt als eine Folge der Passatwinde auf. Die Beschaffenheit der Küste, das lokale Klima, die Winde und die Topographie des Meeresbodens tragen auch zum Tiefwasseraufstieg bei. Das langsame Mischen und das Auftreiben von Tiefseewasser bedeutet, dass das Oberflächenwasser der Ozeane offensichtlich schon ein Radiokohlenstoffalter relativ zur Atmosphäre hat.

Süßwasser Muschelschalen werden durch diesen Marine-Effekt nicht beeinflusst, aber sie stehen unter dem Einfluss des Hartwasser-Effekts—das Vorkommen von Kalziumionen als Folge der Auflösung des erdgeschichtlich uralten Kalziumkarbonats. Das Vorkommen von Kalziumionen Vorkommen deckt sich mit dem Verbrauch von C14, obwohl dagegen der Hartwasser-Effekt nicht mit der Anzahl der Kalziumionen deckt. Der Hartwasser-Effekt kann der Grund sein, dass Befunde aus der C14-Datierung Abweichungen von mehreren Jahrhunderten aufweisen können.

Der Hartwasser-Effekt kann auch maritime Muschelschalen beeinflussen, die in Meeresabschnitten gelebt haben, in die viel kohlenstoffhaltiges Süßwasser über z. B. Flüsse eingetragen worden ist. Dies kommt in den Flußmündungen ins Meer am häufigsten vor. Festland Schalen, wie Schneckenhäuser, werden auch durch den Hartwasser-Effekt beeinflusst, wenn der Organismus sich in karbonreichen Arealen, wie Kalksteingebieten, ernährt hat.

AMS Labormitarbeiter müssen über die potentiellen Reservoir Effekte in Kenntnis gesetzt werden, da diese das wahre Alter der Schalenprobe beeinflussen können und infolge dessen muss dann eine richtige Altersangleichung vorgenommen werden. AMS Labore messen die Marine- und Hartwasser-Reservoir Effekte, in dem sie annehmen, dass es keine wesentliche Veränderung im Radiokarbon Gehalt gibt und durch das Datieren bekannter Schalen der gleichen Spezies (deren Alter bekannt ist) aus der gleichen Region, die vor den in den 50er und 60er Jahren durchgeführtenNuklearwaffentests.

Kontamination von Schalen

Die direkte Umwelt eines Organismus, welcher Kohlenstoff assimiliert hat, muss man vor der Einsendung einer Probe zur Beschleuniger-Massenspektrometrie Radiokarbon Datierung beachten. l Die AMS Labormitarbeiter müssen über die Arten von Kontaminanten, denen die Schale ausgesetzt war, in Kenntnis gesetzt werden.

Jede kohlenstoffhaltige Substanz, die den C14 Gehalt einer Schalenprobe durch Kontakt beeinflussen kann, gilt als Kontaminant. Das bedeutet, dass Kalzium Karbonat, humitische Materialien und Erdkohlendioxid potentielle Kontaminanten sind. Die häufigsten Kontaminanten von Muschelschalen sind die Rekristallisation und der Isotopenaustausch.

Vor der C14-Datierung führen die AMS Labors Vorbehandlung durch, um alle möglichen Verunreinigungen, die zu ungenauen Befunden führen würden, zu entfernen.

Vorbehandlung von Schalen in AMS Labors

Die vor einer Kohlenstoffdatierung durchgeführte physikalische Vorbehandlung der Schalen besteht aus der Entfernung aller sichtbaren Verunreinigungen auf den Schalen selbst, wobei hier keine Chemikalien angewendet werden oder eine Zerkleinerung der Probe vorgenommen wird.

Die äußere Schicht der Schale wird mit einem Bohrer und Carborundum Papier entfernt,um das Aragonit zu isolieren—den Analytem für die AMS Radiokarbon Datierung. Rekristallisiertes Kalzium ist weiß und kreideartig, da es ein Kontaminant ist, wird es einfach durch Bohren entfernt.

Die AMS Labormitarbeiter mahlen die Schalenproben in einem Mörser, um die Oberfläche zu für weitere Vorbehandlungen zu vergrößern.

Die chemische Vorbehandlung, die von den AMS Labormitarbeitern ausgeführt wird, besteht aus dem Waschen der Schale mit verdünnter Säure, gewöhnlich nimmt man zur Entfernung der äußeren Schale und des Kalziums Hydrochlorid Säure (HCl).